时间的发明

　　现在我要讲一个关于时间的发明的故事，看我这篇文章的人可能会奇怪，时间本来就存在，怎么还发明时间，其实对于时间这个概念，我们的理解是在慢慢变化的。时间这个概念它最早来源于大自然日出日落，星辰的流转，四季的变化。然而在我们的现代社会中，时间早就已经超出了它在各种自然现象中的意义。现代人的生活其实是被时钟所支配了，这种超越自然的时间概念是怎么形成的？这种崭新的时间概念又是怎样影响人类社会的？现在我就通过莱布尼茨和牛顿两位科学家的经历，串联起了一段关于时间这个概念的精彩历史。有趣的是，在德语中现代这个单词按照字面直接翻译，对应的就是新时间的意思。新的时间开始了，我们走进了现代社会。正是因为有了新的时间概念，我们才能走进现代社会。时间这个概念形成的历史是一段科学史，也是人类社会发展的历史。在这样一个过程中，我们可以看到技术的进步，社会的发展和科学的突破，这三者之间的互动共同塑造了我们今天的现代社会。

　　接下来我将主要围绕着钟表和时间这样一个主题，从技术、社会与科学三者之间的互动切入。首先我们要看的是技术跟社会之间的互动，回答第一个问题，精确钟表的发明怎样推动了17世纪末18世纪初欧洲的社会经济发展？接下来我们要看社会与科学之间的相互影响。我将围绕这牛顿和莱布尼茨展开我们的讨论。我们要看看他们对时间这个概念的理解怎样契合了当时的社会发展，体现出了现代化的特征。最后我们要来看一看科学和技术之间的相互作用。在这一部分我们要把视角切换到20世纪初，看看这一时期相对论的时间概念怎样影响了现代的科技。

　　我们首先要来回答第一个问题，能精确计时的钟表，他的发明怎样推动了17世纪末18世纪初欧洲的社会经济发展？要想回答这个问题，我们先得回到历史的现场，看看在精确的钟表发明之前，那时候的人类是怎样生活的。在17世纪初的欧洲，尽管已经走出了中世纪，但农业依然占据着重要的地位。在传统的农业社会，农民们过着相似的生活，他们每天日出而作，日落而息，在每一年里又在特定的日期进行着播种育苗收获等农业活动。如果一个社会停留在农业社会，那这样的时间概念其实也就够用了。而牛顿和莱布尼茨都恰好出生在这样一个时期，然而这时的欧洲正处在工业革命开始的前夜，资本主义即将蓬勃发展的关键时刻。牛顿和莱布尼茨都恰好出生在这个关键时刻之前，牛顿我们都非常熟悉，他是英国著名的物理学家数学家，他几乎是一个人奠定了整个经典物理学体系。而莱布尼茨则是同一时期诞生在欧洲大陆上的一位全才型的学者。在他们出生的年代还没有出现精确到分钟的计时工具。在当时的欧洲，尽管已经出现了很多非常昂贵的钟表，这些钟表有着五花八门的装饰，甚至还可以进行整点报时，但这些钟表都没有分针和秒针，只能向中国古代计时，那样大致知道是午时三刻这种模糊的时间。牛顿作为一个牧羊人的小孩，在他小的时候经常观察，在一天当中影子的方向和长度是如何变化的，这完全是一种与传统农业社会相适应的时间观念。如果一个社会长期停留在农业时代，那么我们其实可以完全按照大自然的节奏，继续每天日出而作，日落而息完全不需要什么新的时间概念。然而在17世纪末，18世纪初的欧洲发生了一场悄无声息的革命，城市居民的生活在这个时期发生了翻天覆地的变化。在这场即将发生的社会变革中，扮演重要角色的就是精确的钟表。随着荷兰物理学家惠更斯发明了摆钟计时工具，精准度提高了数十倍乃至上百倍，精确钟表的发明最主要的影响就是促进了资本主义雇佣劳动的发展。在当时的欧洲人们的生活即将从农业时代进入到工业时代，以前各种手工劳动者会通过收学徒的方式来进行生产，学徒的工作时间相对来说是比较弹性的。随着钟表时间的确立，城市中的各种工作便开始向受时间约束的雇佣劳动转化，从此不管是在白天还是在夜晚，不管是在夏天还是冬天，一个小时永远是一个小时，人类的生活就被时钟所支配了，时间也真的就变成了金钱。但如果我们挖掘更深层次的原因，欧洲能进入资本主义的新时代，其实是因为精确钟表的发明给当时的欧洲人带来了全新的时间概念。在17世纪末的伦敦，人们开始有了守时的观念，工人们开始按时上下班，而且每天工作的时间也越来越长，为什么会有这种变化？这是因为到这一时期一台钟表对于普通市民来说已经不再是一件奢侈品，而且各种闹铃装置开始变得受欢迎。有了钟表作为时间的标准，城市中的每一个人都开始在一个新的时间背景下生活，精确的百中逐渐取代了太阳，从此整个欧洲都迈向资本主义的新时代，成了现代时间观念的象征。钟表为这个时代提供了新的时间标准，精确钟表的发明还促进了航海的发展，为后来欧洲的殖民运动的发展提供了技术的基础。为什么航海会跟钟表彻上联系呢？当时欧洲和美洲之间已经开拓出了新航路，水手们要在海上精确定位自己的位置，就需要拿到精确的时间。但一台早期的百中就算是放在平地上，每天也会出现几分钟的误差，更别说是放在颠簸的船里了。曾经就有一对英国舰队因为时间上的误差搞错了自己的位置，撞上了岛礁，1600多名水手遇难。新型航海中的发明，把海洋上的时间测量提高到了前所未有的精度，彻底解决了远洋航海中的定位问题。这为后来英国的海上霸权，以及欧洲对世界其他地区的殖民主义运动提供了技术基础。

　　好，在这一部分中我们看到了技术对社会经济的推动作用。精确钟表的发明恰好和欧洲早期工业化的进程是一致的。钟表的发明不但促进了资本主义雇佣劳动的发展，而且让欧洲人开始有了现代的时间观念，甚至还促进了航海的发展，为后来欧洲的殖民运动提供了技术的基础。介绍完技术对社会的推动作用，接下来我们要看的是社会和科学之间的互动。在这一部分，我要围绕牛顿和莱布尼茨展开讨论，我们要看看他们对时间这个概念的理解怎样契合了当时的社会发展，体现出了现代化的特征。先从牛顿开始讲起，刚刚咱们已经提到了钟表的发明对社会经济的推动作用，其实钟表的发明也带来了科学的现代化。你想想，如果没有准确的钟表，那就没法准确测量物体运动的速度和加速度。如果所有涉及时间的物理量都没法准确测量牛顿的运动定律，万有引力定律就都是难以想象的。牛顿的科学成就正是建立在这些当时最先进的时间测量技术的基础上，而且牛顿对于时间的理解也非常契合当时的社会经济发展情况，具有明显的现代化特征。牛顿认为时间就是一种绝对的在均匀地流逝着的东西，像是一个超越了大自然的绝对准确的钟表。之所以说时间是绝对的，是因为在牛顿看来时间的流逝不会与外界事物发生任何联系。我们在日常生活中，其实不知不觉都在采用着牛顿的这种时间观。比如朋友打电话告诉你，今天晚上7点半一起吃饭，你有没有想过，这句话里其实就包含着牛顿的时间观，我们似乎天然就假设已经有了一个固定的时间背景存在，不会因为现在是夏天7点半就变得比较晚，不会因为是冬天7点半就变得比较早，也不会因为你在吃饭时间就过得比较快。晚上7点半一起吃饭，这个约定可以成立，就是因为时间成了一个绝对的概念。牛顿绝对时间的概念所代表的就是我们前面在第一部分所提到的，适应于当时工业化和资本主义发展的时间观念。这种绝对时间就是把当时最先进的钟表技术进一步抽象化，得到了一个绝对理想的钟表。如果把牛顿的这种绝对时间从人类社会继续推广到整个宇宙，我们就可以得到一幅这样的图像。我们每一个人，我们身边所有的物体，所有行星恒星乃至银河系，甚至整个宇宙都在一个统一的时间背景下运转。然而跟牛顿同一时期的科学家莱布尼茨却是从纯理性的角度提出了对时间概念的另一种全新的理解。他的观点还和牛顿针锋相对。牛顿认为时间的流逝是不以人的意识为转移的，而莱布尼茨却认为宇宙中没有一种绝对的时间秩序。时间是一种思想物，它不能脱离我们的意识存在。为什么莱布尼茨会这样认为，在莱布尼斯看来，各种因果关系才是比时间这个概念更基本的东西。因果关系为我们确定各种事物发展的时间，先后顺序提供了线索。比如我们看到玻璃杯里有满满一杯啤酒，这里其实就隐藏着大量的因果关系，如果不打开啤酒瓶的瓶盖，酒就没法倒出来。如果不把酒倒进杯子里，杯子里就不会装满啤酒。你看即使房间里面没有装监视器，我们也没有拿着钟表计时，通过梳理因果关系，我们可以了解事件发展的时间顺序。首先是有人打开了啤酒瓶的瓶盖，接着有人把啤酒倒进了杯子，最后杯子才被装满了啤酒。凭借我们理解这个世界的运转逻辑，我们就已经完全推断出了事件背后暗藏的时间线索。莱布尼茨正是敏锐地认识到了这一点。如果我们围绕着各种因果关系来进行思考，我们就会发现时间本身并不是问题的本质，真正重要的是事件的背后因果关系的传递。我们可以用多米诺骨牌来比喻莱布尼茨眼中的时间，在宇宙中发生的一系列事件，就像一列排好的多米诺骨牌，第一张牌倒下，它会作用于第二张牌，让第二张牌也倒下，而第二张牌又会作用于第三张，以此类推。总之前一张牌的倒下是原因，而后一张牌的倒下则是结果。因果关系就像骨牌一样，一张接一张地传递下去，我们感受到时间的流逝，就是在感受这种因果关系的传递。在我们的生活中，有时候我们也会用莱布尼茨的思路来理解时间的概念。比如我们可能会跟公司的同事说，下班之后去喝一杯，这句话里听起来没有任何的时间信息，我们完全不知道下班之后这个时间到底是在下午五点六点还是晚上的八点九点。但这句话的意思是很明确的，我们都很清楚这句话背后隐藏的因果关系，那就是必须先要能下班，才有可能发生去喝一杯这件事。如果公司今晚一直加班，那么去喝一杯，这件事情就永远不会发生。我们能够感受到时间的流逝，就是因为我们一直生活在由因果关系构成的网络之中。看到这里，相信你已经明白了莱布尼茨思想的出发点。莱布尼斯认为我们要把注意力放在事物所构成的因果关系上，只有不断梳理因果关系的链条，才能知道事物发展的时间顺序。其实这不但是我们认识时间这一概念的重要线索，还是我们分析复杂自然现象的一种科学方法。在以前自然科学家观察大自然中的变化，试图总结一些经验和规律。而到了莱布尼茨的时代，科学家们会用更严格的理性要求自己，他们通过各种对照试验进行复杂的统计检验，目的是要不断破解事物之间的因果关系把各种事实和现象还原为理性的真理。莱布尼茨对时间概念的理解已经开始展示出一种纯粹理性的观念。这种理性主义的思想继承了文艺复兴以来的思想传统，为欧洲的启蒙运动奠定了基础，科学研究从此也进入了一个全新的时代，人类对于真理的理解也已经上升到了一个新阶段。

可能你会想问牛顿和莱布吉此两人在当时有没有针对时间的概念展开一场世纪大辩论，遗憾的是，他们其实从来没有交流过彼此对时间概念的不同理解。之所以会这样，主要是因为牛顿的物理学体系实在是太成功了。所以莱布尼茨关于时间的理论长期被严重忽视。莱布尼茨的这种对于时间的理解一直处在牛顿物理学的阴影之下。尽管有许多哲学家非常关注莱布尼茨的观点，但这种思想没有能够影响科学界，所以很快就被遗忘了。在这部分中，我们主要介绍的是社会与科学之间的互动。牛顿所提出的不随任何外界条件改变的绝对时间，就是对于钟表的一种抽象，这种思想完全契合了时代的脉搏。而莱布尼茨的观点则体现出对因果关系的强调，在他看来时间只是一种思想悟，真正重要的是事物的因果关系。这种理性主义的观点同样体现出鲜明的现代性。听完这两种对时间概念截然不同的理解，你可能会觉得还是牛顿的观点听起来比较符合直觉。的确，科学家们也曾经长期坚持牛顿的时空观，可是到了20世纪，科学家们却抛弃了牛顿的时间观念，开始拥抱莱布尼茨所定义的时间观点，这又是为什么呢？要想明白这个问题，我们就必须搞清楚科学跟技术之间的互动，这是我们第三部分主要讨论的内容。我们首先回到历史的现场，来看看20世纪初的人类社会到底发生了怎样的变化。在牛顿和莱布尼茨去世之后的这一百多年里，人类社会发生了两次重大的变革，工业革命和第二次工业革命。工业革命让人类进入了蒸汽机的时代，长途的火车旅行成了可能，铁路将世界各国彼此连成网络，而第二次工业革命更是带领人类进入了电气时代，电灯电报电话相继出现，资本主义世界体系也在这个时期出现。虽然技术的发展让这一切成为可能，但在实际应用中其实出现了许多新问题。比如为了让火车的交通时刻表相互协调，需要确保时间的统一，不同的地区之间怎样才能对表呢？如果两个钟表用电报的方式来对时间这个信号的传输需要时间，我在收到这个信号之后，又应该把时间调到哪个时刻，这不但是技术上的难题，更是科学上的大难题！假如我在一列飞驰的火车上，向即将停靠的火车站用无线电发射一个信号，这个信号的传输速度到底有多快，是光速还是光速，再加上火车的速度，牛顿的绝对时间完全不能解决这些技术问题，人类需要有一些突破性的科学进展。于是另一位伟大的科学家登场了，他就是爱因斯坦。我们都知道爱因斯坦提出了相对论，掀起了20世纪物理学的第一次革命。许多科普书都把爱因斯坦的成功归根于他的好奇心。比如爱因斯坦在小时候就常常思考追光问题，他常常会想，当一个人追上了光线的时候，到底会看到怎样的景象？但如果仅仅是因为好奇心，爱因斯坦也未必能够成功。爱因斯坦相对论的诞生也跟同时期的经济发展科技突破有着密切的关系。曾经是专利局工作人员的爱因斯坦在工作中接触了许多专利，这些专利常常涉及到和时间有关的各种技术问题。比如我们上面提到的不同地区之间对表的问题，怎样才能升级时间？这个概念，爱因斯坦对时间的理解开始不断向莱布尼茨靠近。为什么会这样呢？我们可以想象一个这样的场景，假如现在有一个外星人向你发射了一束超光速的激光，因为它速度比光速还快，所以在你看到外星人向你发射激光之前，你就已经被激光击中了。这就出现问题了，所有的因果关系都被破坏了。你看，只要我们的速度足够快，我们可以在出发之前就到达目的地，我们可以看到玻璃杯在掉到地上之前就已经碎了，看到死者在凶手开枪之前就已经死了。一旦允许物体运动的速度超过光速，这些荒诞的场景都会出现。正因为这样，爱因斯坦在他的物理学体系中引入了另一条假定，那就是光速不变原理。即使我们是坐在飞机上发信息，信息传播的速度也不会比在地面上更快，光速不会跟飞机的速度叠加。有了这样一条假定，世界上所有的因果关系就永远不会发生任何的改变。但是时间从此就不再是一个绝对的物理量了。以前在牛顿的时代，我们会觉得宇宙中所有一切都是像在同一个舞台上表演的演员，这里的舞台指的就是时间，而演员所指的可以是下落的苹果，也可以是围着地球旋转的，月球，还可以是我们每一个人。不管演员是什么时间，这个舞台始终是绝对的。然而当爱因斯坦提出了相对论之后，你会发现似乎舞台自己也开始表演起来了。时间的相对性其实是为了维持因果关系的绝对性所带来的。从这一点上来看，我们可以说莱布尼茨的观点在现代物理学中胜利了，相对论带来的这种全新的时间概念，也反过来带来了技术上的重大突破。不仅仅是对表的问题被彻底解决了，我们生活中到处都有相对论所带来的影响，比如你现在每天使用的GPS定位上也用到了相对论的时间修正。根据狭义相对论，高速运动的卫星上的原子中，每天要比地球上的钟慢七微秒，而如果再进一步考虑广义相对论，卫星上的时钟又会比地球快45微秒。可能你会觉得这些误差太小了，比我们一眨眼的时间还快。可是这种误差如果不进行修正的话，那么GPS系统的定位每天将会累积大约十公里的误差。从GPS这个例子中，我们看到了技术跟科学之间的复杂互动，技术对科学提出了要求，而只有当科学达到一定的程度，技术的实现才有可能。这一部分我们说了，技术与科学之间存在着复杂的互动。在20世纪初，随着技术的发展时间科学概念也不得不面临着升级。爱因斯坦通过引入光速不变原理提出了相对论，在相对论的体系中，时间流逝的速度可以发生变化，但因果关系不会发生任何的改变。相对论这样一个科学理论，因为GPS等技术的实现提供了理论基础。

………